Piëzo-elektrische transducercircuit en zijn toepassingen

Bepaalde kristallen zoals bariumtitanaat, kwarts, lithiumtantaliet, enz. Hebben de eigenschap om elektriciteit te produceren door er onder een specifieke regeling een kracht of druk op uit te oefenen. Ze kunnen ook omgekeerd werken door het elektrische signaal dat eroverheen wordt gevoerd om te zetten in trillingen. Daarom worden ze in veel toepassingen als transducers gebruikt. Ze worden piëzo-elektrische materialen genoemd. Daarom produceert een piëzo-elektrische transducer spanning wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend en vice versa. Laten we eerst eens kijken naar enkele toepassingen van piëzo-elektrische transducer, gevolgd door de definitie.

Piëzo-elektrisch effect:

1. Mechanische spanningsanalysator:

De belangrijkste toepassing is een spanningsanalysator voor kolommen in gebouwen waar de proportionele spanning die wordt geproduceerd bij spanning over het kristal wordt gemeten en de bijbehorende spanning kan worden berekend.

2. Aanstekers:

Gasbranderaansteker en sigarettenaansteker voldoen ook aan dezelfde regel van piëzo-elektrisch effect dat een elektrische puls produceert op de kracht die wordt geproduceerd door een plotselinge impact van de trekker op het materiaal erin.

Piëzo-elektrisch effect wordt gedefinieerd als de verandering in elektrische polarisatie die wordt geproduceerd in bepaalde materialen wanneer ze worden blootgesteld aan mechanische spanningen.

Inverse piëzo-elektrisch effect:

1. Quartz horloge:

Binnenin ons horloge zit een kwartsresonator die als oscillator werkt. Het element is siliciumdioxide. Het elektrische signaal dat over het kristal wordt toegepast, zorgt ervoor dat het periodiek trilt, wat op zijn beurt de versnellingen in ons horloge regelt.

2. Piëzo-zoemers:

Zoemers worden veel gebruikt in vele toepassingen, zoals achteruitrij-richtingaanwijzers, computers enz. In dit geval hebben ze de neiging om te trillen wanneer ze een spanning van een bepaalde grootte en frequentie over het bovengenoemde kristal aanleggen. De trilling kan worden omgeleid naar een gehuisveste ruimte met een kleine opening waardoor het hoorbaar wordt.

Het inverse piëzo-elektrisch effect wordt gedefinieerd als de spanning of vervorming die in bepaalde materialen wordt geproduceerd wanneer deze aan een elektrisch veld worden blootgesteld.

Piëzo-elektrische omvormer:

Hierboven ziet u een goedkope piëzo-elektrische transducer met drie aansluitingen die wordt gebruikt in de 12V Piezo Buzzer die geluid produceert met de onderstaande schakeling. Waar de zwarte behuizing de structuur wordt om hoorbaar geluid te creëren.

Kracht omzetten in elektriciteit met behulp van piëzo-elektrische transducer:

Laten we proberen het piëzo-elektrische effect te experimenteren door een kracht om te zetten in een klein spanningssignaal met behulp van de piëzo-elektrische transducerschijf. Laten we dan proberen de energie op te slaan die door de kracht of druk wordt geproduceerd.

Solderen van de terminals:

Het solderen van de draad aan de piëzo-elektrische transducer is het belangrijkste onderdeel van het gebruik ervan. Pas op dat u het oppervlak niet oververhit, aangezien het zelfs bij lage temperatuur gedurende enkele seconden smelt. Probeer daarom het lood in soldeerbout te smelten en laat het gesmolten soldeer over het oppervlak vallen. Voor deze bewerking zijn positieve en negatieve terminals voldoende en zijn te zien in de bovenstaande afbeelding.

Operatie:

De piëzo-elektrische transducer produceert een onderbroken of wisselende output door er herhaaldelijk op te tikken. Daarom moet het worden gecorrigeerd om het opslagbaar of bruikbaar DC te maken. Daarom gaan we voor een hoger gelijkrichtrendement van 80% of hoger een dubbelzijdige gelijkrichter gebruiken. Ofwel kunnen we een combinatie van vier diodes gebruiken in brugconfiguratie of een pakket met ingebouwde brugdiode zoals RB156. Hier is de referentie om een ​​Full Wave-gelijkrichter met filter te bouwen.

Vandaar dat hetzelfde concept hier wordt toegepast, waarbij de wisselende output van de piëzo-elektrische transducer wordt omgezet in DC en opgeslagen in de outputcondensator. De opgeslagen energie wordt vervolgens afgevoerd via een led met gecontroleerde output. Daarom zal de dissipatie van opgeslagen energie zichtbaar zijn.

Piëzo-elektrische transducer schakelschema:

Het onderstaande is het schematische diagram van het piëzo-elektrische transducercircuit waarbij de energie die is opgeslagen in de condensator alleen zal worden gedissipeerd wanneer de tactiele schakelaar is gesloten.

De condensator die in de uitgang wordt gebruikt, kan verder worden vergroot om de opslagcapaciteit te vergroten, maar het aantal piëzo-elektrische transducers moet echter ook worden vergroot. Hier is het dus 47uF.

Werken:

Zoals uitgelegd in de simulatie hierboven, worden de verbindingen gemaakt in het Breadboard. Maar de reden voor het gebruik van twee piëzo-elektrische transducers is om de hoeveelheid geproduceerde energie in een kort tijdsinterval te vergroten. In eerste instantie geven we continu tikken over de transducers.

Zodra het vereiste spanningsniveau is bereikt, drukken we op de tactiele schakelaar en de LED licht even op.

De reden voor het knipperen van de LED, zoals hieronder, is dat de gebruikte 47uF-condensator slechts zoveel energie kan opslaan om de LED een paar seconden te laten knipperen. De hoeveelheid geproduceerde en opgeslagen energie kan worden verhoogd door het aantal transducers en de condensatorwaarde te vergroten. De onderstaande video demonstreert het hierboven uitgevoerde proces in stappen.